申请日2009.01.14
公开(公告)日2009.07.08
IPC分类号C04B7/24; C02F11/00; C02F103/16
摘要
本发明为一种利用不锈钢冷轧脱水污泥配料生产水泥熟料的方法，是将不锈钢冷轧脱水污泥与水泥生料的其它原料混合均匀配成水泥生料，水泥生料的组成以重量百分数计为：石灰石70%～79%，粘土10%～14%，不锈钢冷轧脱水污泥1%～8%，煤灰5.3%，铁矿粉0～3%，石膏0～0.5%;将配成的水泥生料烧制成硅酸盐水泥熟料。本发明方法所得到的水泥熟料和相应的水泥产品与常规硅酸盐水泥熟料和水泥产品在组成和性能上没有本质区别，质量均符合国家相应产品标准的指标要求，能够作为正常优质商品使用，本发明同时有效利用和处理了含有有害金属元素的工业污泥，达到了资源优化利用的效果，环保效益显著。
权利要求书
1.一种利用不锈钢冷轧脱水污泥配料生产水泥熟料的方法，其 特征在于将不锈钢冷轧脱水污泥与水泥生料的其它原料混合均匀配 成水泥生料，水泥生料的组成以重量百分数计为：石灰石70%～79%， 粘土10%～14%，不锈钢冷轧脱水污泥1%～8%，煤灰5.3%，铁矿 粉0～3%，石膏0～0.5%;将配成的水泥生料烧制成硅酸盐水泥熟料。
2.根据权利要求1所述的利用不锈钢冷轧脱水污泥配料生产水 泥熟料的方法，其特征在于：所述不锈钢冷轧脱水污泥的含水率为 16%～18%。
3.根据权利要求1或2所述的利用不锈钢冷轧脱水污泥配料生 产水泥熟料的方法，其特征在于：将水泥生料烧制成硅酸盐水泥熟料 的煅烧温度为1350～1400℃。
说明书
利用不锈钢冷轧脱水污泥配料生产水泥熟料的方法
技术领域
本发明属于危险废弃物的综合利用领域，具体涉及不锈钢冷轧脱 水污泥的综合利用方法。
背景技术
不锈钢冷轧脱水污泥除含有较多的氧化钙、氧化铁之外还含有一 定量的杂质元素铬、镍和氟，其排放的环境污染危害明显。按一般工 业废弃污泥传统的处置方法主要为填埋法、焚烧法。这些处置方法会 引起有害金属元素对土壤和水源的二次污染，存在极大的潜在风险， 同时上述处理方法的一次投资也很大，处理成本很高。
硅酸盐水泥的生产方法中，其熟料都是由生料经过高温窑炉煅烧 而成，熟料烧成温度一般在1450℃，同时熟料烧成的过程较长。因 此水泥窑炉具有热容量大、工况稳定、高温碱性气氛等特点。
发明内容
本发明的目的在于针对工业废弃污泥的传统处理方法存在的上 述问题和局限，提供一种利用不锈钢冷轧脱水污泥配料生产水泥熟料 的方法，在烧制合格水泥熟料的同时实现不锈钢冷轧脱水污泥的无害 化处理。
本发明的目的是这样实现的：本发明的方法是将不锈钢冷轧脱水 污泥与水泥生料的其它原料混合均匀配成水泥生料，水泥生料的组成 为(以重量百分数计)：石灰石70%～79%，粘土10%～14%，不锈 钢冷轧脱水污泥1%～8%，煤灰5.3%，铁矿粉0～3%，石膏0～0.5%; 将配成的水泥生料烧制成硅酸盐水泥熟料。
所述不锈钢冷轧脱水污泥的含水率为16%～18%较佳，此时污泥 外表较为坚硬，方便输送与存储。不锈钢冷轧原状污泥的含水量较高， 须自然风干或采用其它方式脱水。
本发明由于在水泥生料的配料中加入了不锈钢冷轧脱水污泥， 水泥生料烧制成硅酸盐水泥熟料的煅烧温度可低至1350～1400℃。
本发明的原理如下：
1、不锈钢冷轧处理产生的废水脱水污泥虽然含有一定量的铬、 镍金属元素及氟化物，但同时其CaO、Fe2O3含量较高，后者理论上 与硅酸盐水泥原料化学组分相一致。本发明将该污泥作为钙、铁质替 代原料配入生料参与煅烧，不仅能使污泥中的可燃组分充分焚烧，同 时由于水泥熟料形成的特定高温物理化学反应条件，使污泥中钙、铁 等组分参与熟料矿物的合成，而其中杂质金属及氟元素等有害组分也 能够固溶于熟料矿物结构和高温液相中，实现稳定的固化。
2、本发明方法根据该污泥的化学成分变动范围，按照硅酸盐水 泥生料的常规配方将此污泥与石灰石、粘土等组分按适当比例配制成 水泥生料，水泥熟料理论率值控制为：KH(石灰饱和度)：0.90～0.95， SM(硅率)：1.9～2.2，IM(铝率)：1.6～1.9。由于不锈钢冷轧脱水 污泥的颗粒十分细小(平均粒径为8.93um)，其中的钙质组分反应活 性较高，同时铁、氟等组分还具有明显的矿化作用，明显改善生料的 易烧性，故在不改变水泥生产线现有工艺和装备的条件下，熟料煅烧 温度能降低至1400℃，可节省烧成热耗。窑系统热工制度稳定，煅 烧操作易控制。
按本发明方法烧制出的水泥熟料烧结状况良好，游离氧化钙含量 低。熟料的化学组成范围为：CaO：60%～62%，SiO2：18%～20%， Al2O3：5%～6%，Fe2O3：2.7%～3.1%，MgO：1%～1.5%。矿物组成： C3S：55%～65%，C2S：6%～12%，C3A：8%～10%，C4AF：8%～9%。 按照GBT21372-2008(硅酸盐水泥熟料标准)进行全套水泥熟料检测， 各项指标均符合相关标准要求，达到52.5级商品熟料等级。用本发 明方法生产的熟料与火山灰、石灰石、石膏等配制的PC32.5级复合 硅酸盐水泥，各项指标均达到相应的R型水泥品质指标。
本发明方法生产的熟料中金属Cr含量为0.18%～0.47%，Ni含 量为0.03%～0.06%，按GB5085.3-2007(危险废物鉴别标准浸出毒性 鉴别)检测其浸出液中重金属含量，均远远低于相应国标的指标要求。 将该熟料所配制的PC32.5R水泥进行有害金属毒性浸出检测，铬镍浸 出量也远低于相应国家标准要求，因此能够避免有害金属元素的二次 污染。
本发明的技术效果在于：本发明方法所得到的水泥熟料和相应的 水泥产品与常规硅酸盐水泥熟料和水泥产品在组成和性能上没有本 质区别，质量均符合国家相应产品标准的指标要求，能够作为正常优 质商品使用，而且本发明可使熟料煅烧温度降低，节省烧成热耗;本 发明同时有效利用和处理了含有有害金属元素的工业污泥。本发明与 传统的填埋方法及专用焚化炉焚烧相比不仅具有投资省，运行费用低 的优点，更为重要的是对污泥的无害化处理充分彻底，达到了资源优 化利用的效果，环保效益显著。
具体实施方式
实施例一：
在水泥生产线上以石灰石、粘土、不锈钢冷轧脱水污泥(以下简 称“污泥”)、铁矿粉、煤灰为原料，按如下重量百分数配制80吨水 泥生料：石灰石78.6%，粘土12.5%，污泥1%，铁矿粉2.2%，煤粉 5.3%，将上述原料混合均匀后配成的水泥生料采用现有工艺和设备在 1400℃下烧成硅酸盐水泥熟料。得到的硅酸盐水泥熟料各项性能指标 均达到GB/T21372-2008(硅酸盐水泥熟料标准)规定的525标号商 品熟料品质要求，并能稳定生产优质PC(复合硅酸盐水泥)32.5R水 泥产品。水泥熟料中有害金属铬、镍的浸出毒性检验符合 GB5085.3-2007(危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别)的无害指标，浸 出液总铬含量仅为0.023mg/L，镍0.0055mg/L(ICP检出限)。
实施例一中采用的不锈钢冷轧脱水污泥的含水率为16%，是由不 锈钢冷轧废水脱水污泥自然风干而得。
实施例二：
在水泥生产线上将原料按如下重量百分数配制300吨水泥生料： 石灰石75%，粘土10.0%，污泥5.5%，煤灰5.3%，石膏0.5%，将水 泥生料采用现有工艺和设备在1350℃烧成硅酸盐水泥熟料，硅酸盐 水泥熟料的各项性能指标均达到GBT21372-2008(硅酸盐水泥熟料标 准)规定的525标号商品熟料品质要求，其抗折强度：3天为6.0MPa; 28天为8.8MPa;抗压强度：3天为30.7MPa，28天为55.8MPa， 其矿物成分为f-CaO：0.61%;C3S+C2S：72.4%;CaO/SiO2：3.13%， 也满足相关标准要求。水泥熟料中重金属铬、镍的浸出毒性检验符合 GB5085.3-2007(危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别)的无害指标，重 金属液浸出总铬含量仅为0.026mg/L，镍0.0055mg/L(ICP检出限)。
实施例二中采用的不锈钢冷轧脱水污泥的含水率为18%，是由不 锈钢冷轧废水脱水污泥自然风干而得。
实施例三：
在水泥生产线上将原料按如下重量百分数配制80吨水泥生料： 石灰石74.1%，粘土12.6%，污泥8%，煤灰5.3%，将配成的水泥生料 采用现有工艺和设备在1400℃烧成硅酸盐水泥熟料，水泥熟料的相 应率值为：KH：0.95，SM：1.98，IM：1.6，硅酸盐水泥熟料的各项 性能指标均达到GB/T21372-2008(硅酸盐水泥熟料标准)规定的525 标号商品熟料品质要求，并能稳定生产优质PC(复合硅酸盐水泥) 32.5R水泥产品。水泥熟料中有害金属铬、镍的浸出毒性检验符合 GB5085.3-2007(危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别)的无害指标，浸 出液中总铬及镍含量均未超出标准要求。
实施例三中采用的不锈钢冷轧脱水污泥的含水率为17%，是由不 锈钢冷轧废水脱水污泥自然风干而得。
实施例四：
将上述实施例所得的水泥熟料，按如下重量比例混合配制硅酸盐 水泥：水泥熟料75.5%，火山灰混合材16%，石灰石混合材5%，二水 石膏3.5%，制得的PC32.5R硅酸盐水泥，依据GB175-2008标准对其 进行全套品质检验，水泥的抗折和抗压强度分别为：3天抗折强度为 4.5Mpa～4.4Mpa;28天抗折强度为7.4Mpa～7.6Mpa，3天抗压强 度为19.9MPa～20.1MPa，28天抗压强度为37.5MPa～38.2MPa， 其它各项指标均达到相应国家标准要求。
